试析柱插层二硫化钼复合材料的制备及其催化加氢性能的研究

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1、广西大学博士学位论文柱插层二硫化钼复合材料的制备及其催化加氢性能的研究姓名：贾太轩申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：刘自力20090501柱插层二硫化钼复合材料的制备及其催化加氢性能的研究·摘要本文采用单分子层剥离．重堆技术，在二硫化钼夹层中插入Ni2+，组装成Ni．MoS2复合材料；金属A13+、稀土金属La3+、非金属P分别对Ni．MoS2进行掺杂和改性，得到A1／Ni．MoS2、La／Ni．MoS2、P／Ni．MoS2复合材料，以抽余油、硝基苯、环丁烯砜、二苯并噻吩、喹啉催化加氢为探针反应，考察了无机离子(Ni2+、A1”、La3

2、+)撑柱MoS2、非金属P与MoS2夹层之间的相互作用及其对催化反应的影响，确定了最佳反应工艺条件。通过x粉末衍射(Ⅺm)、傅立叶红外光谱(FT．IR)、拉曼光谱(Raman)、热重．热分析(TG．DSC)、紫外．热分析(UV-DSC)、程序升温还原(TPR)、电感耦合．等离子发射光谱(ICP．AES)、比表面(BET)等检测方法，揭示了二硫化钼复合材料微观结构和催化加氢性能。本文所得结论如下：(1)在超声波作用下，正丁基锂柱插MoS2夹层，合成了前驱体LixMoS2。由原子吸收光谱得到x--0．93,4)．96：通过XRD、FT-IR、Uv-

3、vis检测，揭示了LixMoS2的微观结构和内在规律性，证实了LixMoS2为亚稳态的八面体构型，LixMoS2的DSC曲线上的放热峰也可以对此进行较合理的解释。本研究为进一步合成高活性、高选择性的柱撑MoS2加氢催化剂及生产基金项目：国家自然科学基金资助课题(20776031)；广西大学重点科技项目(2004ZD01)：广州市教育局科研项目(62040)广州大学科研创新团队项目(广大(2008)127号)。高附加值的二硫化钼提供实验依据。(2)超声波辅助下，采用单分子层剥离．重堆技术，合成了Ni．MoS2、AI／Ni—MoS2、La／Ni—M

4、oS2、P／Ni．MoS2复合材料。(3)以抽余油催化加氢为探针反应，考察了Ni．MoS2复合材料加氢脱硫、加氢脱芳的活性。抽余油催化加氢制备特种溶剂油最佳反应条件：n(Ni)：n(Mo)=0．06、氢气压力6．0MPa、反应温度633K，抽余油加氢脱硫(册S)的转化率为99．2％，加氢脱芳烃(HDAr)的转化率达到了98．7％。(4)以A1／Ni．MoS2为催化剂，硝基苯液相催化加氢为探针反应，考察了A1／Ni．MoS2催化活性。结果表明，硝基苯加氢制备苯胺最佳反应条件为：反应温度383K、I-I：压力2．0MPa、液时空速3h一、n(Ni)

5、：n(A1)=0．5，此时硝基苯的转化率为99．1％，苯胺的收率为98．8％。(5)利用吸附法，系统考察了活性炭、离子交换树脂精制环丁烯砜的方案，重点对环丁烯砜、环丁砜的FT-IR谱图进行解析，弥补了该方面的研究空白，为深层研究其微观结构，开拓其应用空间，提供了基础实验数据。活性炭、离子交换树脂串联去除工业级环丁烯砜杂质的效果最佳。利用精制的环丁烯砜催化加氢，合成出了高纯度的环丁砜，环丁烯砜转化率大于99．8％。(6)采用La／Ni．MoS2为加氢催化剂，以精制后的环丁烯砜催化加氢为探针反应，考察其催化活性。环丁烯砜催化加氢制备环丁砜最佳反应条

6、件：n(La)：n(Ni)=0．05、氢气压力2．5MPa、反应温度333K，环丁烯砜转化率为99．8％，环丁砜收率达到了95．5％。由于镧的特殊外层电子结构，La3+在La／Ni．MoS2的添加量直接关系到催化活性和选择性。La3+的添加，增多了还n原态Ni，使活性中心翳显增多。(7)gt二苯并噻盼、喹啉催化加氢为探针反应，P／Ni．MoS2复合材料为加氢催化剂，考察了P／Ni．MoS2催化活性。结果表明，P／Ni—MoS2具有很强的加氢脱硫、脱氮活性和选择性，P元素的最佳添加量为2．05嗽．％，二苯并噻吩、睦啭的转化率分别达到了98。2％、

7、99。8％。XRD、F譬IR、B职的分析检测，揭示了P／Ni。MoS2催化剂的微观结构和内在规律性。(8)MoS2复合材料舆有高催化活性、高选择性、抗硫中毒性、环境友好性等优点，是一种僚有应用前景麓催他剂4关键词：单分子层剥离．重堆技术二硫化钼复合材料插层组装探针反应催化加氢mPREPARATIONANDCATALYTICPERFORMANCEOFPILLAREDMOLYBDENUMDISULFIDECOMPOSITES·ABSTRACTInthispaper，thesingle-molecular—layerexfoliated-restac

8、kedtechnologywasused，andNi．MoS2wasassembledbyNi2十orNi2+clustersinthemolybde